压铸态Al-Si-Cu-（Er）铝合金的显微组织及机械性能

论文摘要

压铸铝合金具有较高的比强度、抗蚀性能和良好的铸造性能、加工性能以及优良的导电导热性能,广泛应用于汽车和航空航天等工业领域。因此,针对压铸铝合金的组织与性能开展系统的研究工作具有理论意义和实用价值。本课题选用纯铝、纯硅、纯铜为原料,经过熔炼、压力铸造制备的Al-Si-Cu-（Er）铝合金,进而针对Al-Si-Cu-Er压铸铝合金的显微组织及其拉伸与低周疲劳性能进行了研究,并与压力铸造Al-Si-Cu合金进行了比较。显微组织观察表明,压铸态Al-Si-Cu-Er合金的组织较压铸态Al-Si-Cu合金的更为细小,且针状共晶Si相的形成得到抑制而以颗粒形态出现。拉伸实验结果表明,与压铸态Al-Si-Cu合金相比,压铸态Al-Si-Cu-Er合金的室温抗拉强度可提25%左右,室温屈服强度可提高16%左右,其在室温、150℃和200℃下的断裂伸长率可分别提高约49%、58%和70%。低周疲劳实验结果表明，Al-Si-Cu-（Er）铝合金可表现为循环应变硬化和循环稳定,主要取决于外加总应变幅的高低；Al-Si-Cu-（Er）铝合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间分别服从Coffin-Manson和Basquin公式,其拉伸滞后能与疲劳寿命之间呈线性关系。断口分析结果表明,拉伸加载条件下,Al-Si-Cu-（Er）压铸铝合金主要发生韧性断裂；低周疲劳加载条件下,Al-Si-Cu-（Er）合金的低周疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 压铸铝合金及其类型
• 1.1.1 Al-Si二元共晶合金
• 1.1.2 Al-Si-Mg系及Al-Si-Cu系合金
• 1.1.3 Al-Mg系合金
• 1.2 Al-Si-Cu系压铸合金中主要合金元素的作用
• 1.2.1 合金元素硅的作用
• 1.2.2 合金元素铜的作用
• 1.2.3 合金元素镁的作用
• 1.2.4 稀土元素的作用
• 1.3 压铸铝合金的应用
• 1.3.1 汽车发动机及汽车零部件已构成巨大市场
• 1.3.2 摩托车产销长盛不衰双创新高
• 1.3.3 电子及通讯产品增长强劲
• 1.4 压铸铝合金研究动态
• 1.5 压力铸造的特点
• 1.6 压铸技术的发展
• 1.6.1 半固态压铸
• 1.6.2 真空压铸技术
• 1.6.3 充氧压铸技术
• 1.7 铝合金的疲劳断裂行为
• 1.8 合金元素对铝合金疲劳行为的影响
• 1.9 本课题的提出
• 第二章 实验材料、设备及方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备及仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 铝合金的熔炼
• 2.3.2 铝合金的压铸
• 2.3.3 压铸铝合金的显微组织观察
• 2.3.4 压铸铝合金的拉伸性能测试
• 2.3.5 压铸铝合金的低周疲劳行为研究
• 2.3.6 断口形貌的扫描电镜观察
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 压力铸造态Al-Si-Cu-（Er）铝合金的显微组织
• 3.1.1 压力铸造态Al-Si-Cu铝合金的显微组织
• 3.1.2 压力铸造态Al-Si-Cu-Er铝合金的显微组织
• 3.2 压力铸造态Al-Si-Cu-（Er）铝合金的拉伸性能
• 3.2.1 压力铸造态Al-Si-Cu铝合金的拉伸性能
• 3.2.2 压力铸造态Al-Si-Cu-Er铝合金的拉伸性能
• 3.3 压力铸造态Al-Si-Cu-（Er）铝合金的疲劳性能
• 3.3.1 循环应力响应行为
• 3.3.2 低周疲劳寿命行为
• 3.3.3 循环应力-应变行为
• 3.4 断口形貌分析
• 3.4.1 拉伸断口形貌分析
• 3.4.2 疲劳断口形貌分析
• 第四章 讨论
• 4.1 显微组织
• 4.2 拉伸性能
• 4.3 低周疲劳行为
• 4.3.1 循环应力响应行为
• 4.3.2 疲劳寿命行为
• 4.4 断裂行为
• 4.4.1 拉伸断裂行为
• 4.4.2 疲劳断裂行为
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢